JP2933294B2 - 原子力発電プラントの給水装置 - Google Patents

原子力発電プラントの給水装置

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JP2933294B2 JP4157623A JP15762392A JP2933294B2 JP 2933294 B2 JP2933294 B2 JP 2933294B2 JP 4157623 A JP4157623 A JP 4157623A JP 15762392 A JP15762392 A JP 15762392A JP 2933294 B2 JP2933294 B2 JP 2933294B2
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俊一 五島
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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
  • Control Of Non-Positive-Displacement Pumps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は原子力発電プラントにお
ける給水装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】原子力プラントにおける給水装置は、複
数の復水ポンプから送られる復水を複数の給水ポンプで
昇圧して給水として原子炉に送給する設備である。
【0003】従来、給水ポンプは主タービンの抽気を蒸
気源とする給水タービンで駆動することが多く、上記給
水タービンへの蒸気流量を調節することにより、給水ポ
ンプ及び給水タービンの回転数を変化させて原子炉に送
られる給水の流量を制御していた。しかし、近年エレク
トロニクス技術の進歩により、サイリスタインバータを
用いた回転数可変の電動機で給水ポンプを駆動する給水
装置が検討されつつあり、このような技術の例として
は、例えば特公昭61-59479号公報に示されるようなもの
がある。
【0004】図9は、既に提案されている原子力発電プ
ラントの給水装置について代表的系統構成を示したもの
である。同図に示すように原子炉1で発生した主蒸気
は、主タービンの一部である高圧タービン2に供給さ
れ、そこで仕事を行った後湿分分離加熱器3で湿分を除
去され、更に加熱された後、同じく主タービンの1部で
ある低圧タービン4に至り、その後、復水器5におい
て、海水で冷却されて復水となる。この復水は復水ポン
プ6により昇圧され、低圧給水加熱器7を経て複数の給
水ポンプ8a,8b,8cに送水される。
【0005】従来では、給水ポンプ8a,8b,8cに
は同期電動機10a,10b,10cがそれぞれ直結され駆動
し得るようになっており、しかも各同期電動機10a,10
b,10cには可変周波数のサイリスタインバータ11a,
11b,11cが設けられている。また通常運転中は、例え
ば給水ポンプ8a,8bが運転されており残りの1台、
例えば給水ポンプ8cは予備となっている。
【0006】従って給水ポンプの回転数は可変周波数の
各サイリスタインバータ11a,11b,11cによって自在
に調節でき、それに伴い給水流量は原子炉1の必要な流
量に基づいて制御されるから起動時、停止時及び通常運
転時に蒸気を使用することなく原子炉1へ給水を送給で
きる。
【0007】また、通常運転している給水ポンプ8a,
8bのうち1台が何らかの原因でトリップした場合に
は、予備の給水ポンプ8cがインタロックによりスタン
ドバイ起動し原子炉1に必要な給水流量を制御して送給
するようになっている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来技術では予備の給水ポンプ8cを駆動する同期電
動機10cを急速に立上げることが出来ず、通常運転中の
給水ポンプ8a,8bのうち1台がトリップした時に原
子炉1への給水流量が一時的に大幅に低下するという問
題があった。
【0009】すなわち、サイリスタインバータは電動機
の始動時には基本的にポンプの始動トルクを発生するの
みである。このため、上述したスタンドバイ起動の信号
が入っても、予備の給水ポンプ8c及び駆動する同期電
動機10cは停止状態から最低回転数に到達するまでに約
10秒を要し、また定格回転数に達するまでには約15秒程
度を必要とするのが通例である。
【0010】図8は、従来の給水装置において通常運転
中の給水ポンプがトリップして予備の給水ポンプがスタ
ンドバイ起動した場合の原子炉給水流量及び原子炉水位
の変化を示している。
【0011】図8の通り給水ポンプ1台のトリップによ
り給水流量は急激に減少する。一方、スタンドバイ起動
した予備の給水ポンプの始動特性は遅く定格流量に達す
るまでには長い時間を要しており、この間原子炉への給
水流量は減少し続ける。このため、原子炉水位も連続し
て低下して予備の給水ポンプが定格給水流量に達する前
に原子炉は燃料保護のためスクラム(緊急停止)してし
まう。
【0012】この様に、従来の原子力発電プラントの給
水装置では給水ポンプトリップ時の様な過渡運転時に原
子炉の連続運転ができない場合があり、原子力発電プラ
ントの信頼性、安全性を損うものであった。
【0013】本発明は、給水ポンプが何らかの原因で1
台トリップする様な過渡運転時にも、原子炉水位を原子
炉スクラム水位まで低下せずに原子炉に必要な給水流量
を送給できる原子力発電プラントの給水装置を提供する
ことを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、複数の復水ポンプから送られる復水を複
数の給水ポンプで昇圧し、給水として原子炉に送給する
原子力発電プラントの給水装置において、サイリスタイ
ンバータを用いた回転数可変の同期電動機で駆動する複
数の常用給水ポンプと、この給水ポンプ1台の容量と同
等以上の容量を有し回転数固定の誘導電動機で駆動する
予備の給水ポンプとで構成することを特徴とする。
【0015】
【作用】本発明による原子力発電プラントの給水装置で
は、何らかの原因で常用給水ポンプのうち1台がトリッ
プした場合、原子炉への給水流量が減少するが、この時
常用給水ポンプ1台と同等以上の容量を有する回転数固
定の誘導電動機で駆動する予備の給水ポンプをスタンド
バイ起動させて、原子炉水位制御系からの信号により、
給水流量を予備の給水ポンプの吐出側に設置された調節
弁を制御して、運転継続中の常用給水とともに、原子炉
へ給水を送給する。従って、原子炉水位が原子炉スクラ
ムレベルまで低下することはなく、安定したプラント運
転の継続が可能となる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は本発明の一実施例の構成を示すもので、図
9に示した従来の原子力発電プラントと同一部分には同
一符号を付して重複した説明は省略する。
【0017】図1に示すように、この第1の実施例にお
ける原子力発電プラントの給水装置は、原子炉1への全
給水量の50〜60%の容量を有しサイリスタインバータ11
a,bを用いた回転数可変の同期電動機10a,10bで駆
動する常用給水ポンプ8a,8b2台と、原子炉1への
全給水量の50〜60%の容量を有し、回転数固定の誘導電
動機14で駆動する予備の給水ポンプ91台より構成され
ている。なお、常用および予備の給水ポンプの容量は全
給水量を送水するため、少なくとも50%は必要である
が、余裕を含めて50〜60%の範囲で任意に設定出来る。
【0018】起動時、停止時及び通常運転時は、原子炉
水位検出器21で検出された原子炉水位信号及び主蒸気流
量信号等に基づいて、原子炉給水制御器22で設定される
要求給水量信号が給水ポンプ駆動信号として、サイリス
タインバータ11a,11bを介して回転数可変の同期電動
機10a,10bに送られ、常用給水ポンプ8a,8bの回
転数制御が行なわれ、原子炉1が必要とする給水量を送
水する。
【0019】本発明のこの実施例では、何らかの原因で
常用給水ポンプ8a,8bのうち1台がトリップした場
合、原子炉1への給水量が減少するが、図2に示すイン
タロックにより、回転数固定の誘導電動機14で駆動する
予備の給水ポンプ9がスタンドバイ起動する。その後、
予備の給水ポンプ9の吐出側に設置された調節弁13が原
子炉給水制御器22からの要求給水量信号により制御され
て、運転が継続中の常用の給水ポンプ8a又は8bどち
らか1台と予備の給水ポンプ9とで原子炉1へ給水を送
水する。
【0020】予備の給水ポンプ9は、回転数固定の誘導
電動機14で駆動される。誘導電動機14は直入始動が可能
であり始動時に大きなトルクを加えられるため、約5秒
程度で定格回転数に到達できる。
【0021】図7はこの実施例による給水装置において
常用の給水ポンプが1台トリップし予備の給水ポンプが
スタンドバイ起動した場合の原子炉給水流量及び原子炉
水位の変化を示す。
【0022】図7に示す通り常用給水ポンプのトリップ
によって原子炉給水流量と原子炉水位は一時低下する。
しかし起動した予備の給水ポンプの回転数は素早く定格
回転数に達するため、その後に原子炉給水流量及び原子
炉水位はすみやかに回復する。このため原子炉水位はス
クラム点まで低下することはない。
【0023】この様にこの実施例によれば、予備の給水
ポンプを回転数固定の誘導電動機で駆動するため、スタ
ンドバイ起動した時の回転数上昇特性に優れており、過
渡運転時にも原子炉スクラムは発生せず安定した原子力
発電プラントの継続運転が出来る。
【0024】図3に示す実施例は、図1の実施例におい
て、復水ポンプ制御器31からの信号を給水ポンプ制御器
32へ入力することを追加したものである。この実施例で
は図4に示す通り、通常運転している復水ポンプ6a,
6bのうち1台例えば復水ポンプ6aがトリップしたこ
とを検出し、運転継続している復水ポンプ6bが過流量
となることを防止するために、常用給水ポンプ8a,8
bのうち1台を選択的にトリップさせ、予備の復水ポン
プ6cがスタンドバイ起動した後に予備の給水ポンプ9
を1台スタンドバイ起動するインタロックを設けたもの
である。
【0025】これにより、何らかの原因で復水ポンプ6
aがトリップしても運転継続している復水ポンプ6bが
過流量になることもなく、原子炉水位は原子炉スクラム
レベルまで低下することはない。従って、原子力発電プ
ラントは安定したプラント運転の継続が可能となる。
【0026】なお前述した実施例では回転数固定の誘導
電動機で駆動する予備の給水ポンプを原子炉給水量の50
〜60%容量機1台としているが、これは図5に示す様に
25〜30%容量機2台で構成してもよい。この場合、1台
の予備給水ポンプ及び同ポンプを駆動する電動機の小形
化を図ることができる。
【0027】また、この実施例においても図6に示すよ
うに復水ポンプ1台がトリップした場合に常用給水ポン
プのうち1台を選択的にトリップさせ、予備の復水ポン
プがスタンドバイ起動した後、予備の給水ポンプ、この
場合は25〜30%容量機2台をスタンドバイ起動させるよ
うにしても良い。
【0028】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、複数の常
用給水ポンプが1台トリップした時、あるいは、複数の
復水ポンプのうちが1台トリップした時、始動特性に優
れた回転数固定の誘導電動機で駆動する予備の給水ポン
プがスタンドバイ起動する。従って、原子炉給水流量の
低下がすみやかに回復し、また原子炉水位も原子炉スク
ラムレベルまで低下することはないので、安定したプラ
ントの運転を可能とし、信頼性及び安全性の高い原子力
発電プラントの給水装置を提供出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す系統図
【図2】第1の実施例における制御ブロック図
【図3】本発明の第2の実施例を示す系統図
【図4】第2の実施例における制御ブロック図
【図5】本発明の第3の実施例を示す系統図
【図6】本発明の第4の実施例を示す系統図
【図7】本発明による原子炉水位および給水流量の特性
【図8】従来例による原子炉水位および給水流量の特性
【図9】従来例を示す系統図
【符号の説明】
1 原子炉 2 高圧タービン 3 湿分分離器 4 低圧タービン 5 復水器 6 復水ポンプ 7 低圧給水加熱器 8 常用給水ポンプ 9 予備の給水ポンプ 10 同期電動機 11 サイリスタインバータ 12 高圧給水加熱器 13 調節弁 14 誘導電動機 21 原子炉水位検出器 22 原子炉給水制御器 31 復水ポンプ制御器 32 給水ポンプ制御器
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−32203(JP,A) 特開 昭63−150483(JP,A) 特開 昭55−44947(JP,A) 実開 平1−75898(JP,U)

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 予備の復水ポンプを含め複数の復水ポン
    プから送られる復水を複数の給水ポンプで昇圧して、給
    水として原子炉に送給する原子力発電プラントの給水装
    置において、前記給水ポンプをサイリスタインバータを
    用いた回転数可変の同期電動機で駆動する複数の常用給
    水ポンプと、回転数固定の誘導電動機で駆動する予備の
    給水ポンプとで構成することを特徴とする原子力発電プ
    ラントの給水装置。
  2. 【請求項2】前記原子炉への全給水量の50〜60%の容量
    を有しサイリスタインバータを用いた回転数可変の同期
    電動機で駆動する常用給水ポンプ2台と、前記原子炉へ
    の全給水量の50〜60%の容量を有し回転数固定の誘導電
    動機で駆動する予備の給水ポンプ1台とで構成すること
    を特徴とする請求項1に記載の原子力発電プラントの給
    水装置。
  3. 【請求項3】常用給水ポンプのうち1台がトリップした
    場合、予備の給水ポンプ1台をスタンドバイ起動させる
    インタロックを備えたことを特徴とする請求項2に記載
    の原子力発電プラントの給水装置。
  4. 【請求項4】前記復水ポンプのうち、1台がトリップし
    た場合、常用給水ポンプのうち1台を選択的にトリップ
    すると共に予備の復水ポンプがスタンドバイ起動した後
    に予備の給水ポンプ1台をスタンドバイ起動させるイン
    タロックを備えたことを特徴とする請求項2に記載の原
    子力発電プラントの給水装置。
  5. 【請求項5】前記原子炉への全給水流量の50〜60%の容
    量を有し、サイリスタインバータを用いた回転数可変の
    同期電動機で駆動する常用給水ポンプ2台と、前記原子
    炉への全給水流量の25〜30%の容量を有し回転数固定の
    誘導電動機で駆動する予備の給水ポンプ2台とで構成す
    ることを特徴とする請求項1に記載の原子力発電プラン
    トの給水装置。
  6. 【請求項6】常用給水ポンプのうち1台がトリップした
    場合、予備の給水ポンプ2台をスタンドバイ起動させる
    インタロックを備えたことを特徴とする請求項5に記載
    の原子力発電プラントの給水装置。
  7. 【請求項7】前記復水ポンプのうち1台がトリップした
    場合、常用給水ポンプのうち1台を選択的にトリップす
    ると共に予備の復水ポンプがスタンドバイ駆動した後に
    予備の給水ポンプ2台をスタンドバイ起動させるインタ
    ロックを備えたことを特徴とする請求項5に記載の原子
    力発電プラントの給水装置。
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